微合金元素Nb对低碳铸钢强度和冲击韧性的影响

采用中频炉冶炼制备不同Nb含量的微合金低碳铸钢,用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、液压万能强度试验机、半自动冲击试验机等手段研究了Nb微合金化对低碳铸钢显微组织、强度和冲击韧性的影响。结果表明,添加合适的微合金元素Nb可以使低碳铸钢的晶粒尺寸减小20.8%~34.6%,同时促进细小NbC析出相的形成,能有效提高低碳铸钢的强度和冲击韧性,晶粒细化和析出强化为其主要的强韧化机制。其中,含Nb量为0.044%的微合金铸钢屈服强度为350 MPa,抗拉强度为520 MPa,室温冲击功为119.7J。与普通低碳铸钢相比,其塑性基本保持不变,但屈服强度、抗拉强度和室温冲击功分别提高了20.7%、7.2%和25.6%。     

α区形变对微合金钢中析出相和强度的影响

采用Gleeble热模拟实验机对含Nb、Mo微合金钢进行了铁素体(α)区形变+等温工艺实验,研究了微合金钢中析出相的变化及其对强度的影响。利用透射电镜对不同工艺所制备试样中析出相的形貌进行观察和分析,纳米级析出相弥散分布于铁素体基体之中;并对析出相的尺寸进行统计分析,结果表明,相较于等温工艺,形变+等温工艺可以明显细化析出相的尺寸,且在600℃下获得的析出相尺寸更为细小,平均尺寸为2.77 nm。利用Thermo Calc数据库计算平衡条件下600和700℃时(Nb_1-xMo_x)C中的x值和析出相的体积分数,结合实验中统计的析出相尺寸,分析了不完全析出条件下(Nb_1-xMo_x)C析出相对屈服强度的贡献。结果表明,在600℃进行形变+等温工艺,尽管析出相的体积分数不高,但因(Nb_1-xMo_x)C的尺寸更小,其提供的屈服强度增量更高。     

Nb和Ta合金化对CoCrFeNi高熵合金组织和力学性能的协同作用

采用真空电弧熔炼法制备CoCrFeNi-(Nb,Ta)系列高熵合金,详细研究Nb和Ta合金化对CoCrFeNi基高熵合金组织演变和力学性能的协同效应。Nb/Ta合金化方式影响(CoCrFeNi)₈₈Nb_x Ta₍(12-x))合金的组织组成、共晶相片层间距、Laves相的尺寸形貌、两相体积分数及成分组成。Nb,Ta含量为等原子比时,合金组织组成为FCC+Laves两相共晶组织;Nb,Ta含量为非等原子比的合金则呈现为共晶(FCC+Laves)相和初生Laves相的组织结构,初生Laves相的体积分数和晶粒尺寸随Nb/Ta原子比的增加而单调增加。研究合金的压缩屈服强度与Laves相体积分数正向相关,压缩断裂强度几乎不受组织组成的影响,压缩塑性则与Laves相的体积分数、类型与尺寸分布呈现负相关。计算分析CoCrFeNi-(Nb,Ta)高熵合金的强化机制,探讨合金组织组成对其强度的作用规律。分析表明,细晶强化和Laves相的第二相强化是提升合金屈服强度的主要因素。     

原始粉末颗粒边界对FeCrAl合金冲击韧性的影响机理

粉末冶金制备的FeCrAl合金中存在的原始粉末颗粒边界对合金力学性能及断裂机制的影响目前尚不明确.本工作通过显微组织分析及扫描电镜原位拉伸试验,系统研究了FeCrAl合金中原始粉末颗粒边界对合金冲击韧性的影响机理.结果表明:粉末冶金制备的FeCrAl合金中原始粉末颗粒边界析出相主要为Nb的碳氮化物,在受力变形过程中,裂纹沿原始粉末颗粒边界处Nb的碳氮化物萌生并扩展,造成合金局部发生脆性沿晶断裂,从而导致粉末冶金制备的FeCrAl合金晶界强度较低、冲击韧性较差.     

热处理对Cr17Ni2钢组织和冲击韧性的影响

本文研究了热处理理论对 Cr17Ni2钢组织和冲击韧性的影响,结果表明,将淬火温度提高至1050℃以上,可大大提高冲击韧性。晶界和相界上(Cr、Fe)_(23)C_6碳化物的溶解是冲击韧性增加的主要原因;此外,板条间残留奥氏体薄膜对冲击韧性提高也有贡献。冲击断口的结构可反映断裂特征的组织情况。考虑到室温力学性能,作者建议了合适的热处理工艺,生产中虚用效果良好。     

Nb、Ti微合金元素对连铸10MnNiCr钢埋弧焊接头组织与韧性的影响

利用金相显微镜、冲击试验等研究了Nb、Ti微合金元素对连铸10MnNiCr钢埋弧焊焊接接头组织与韧性的影响。结果表明,Nb V Ti钢的焊缝和焊接热影响区比Nb V钢的具有更高的冲击韧性。其中Nb元素易促进侧板条铁素体形成,对韧性不利;Ti元素易使焊缝金属产生针状铁素体,并抑制CG HAZ晶粒粗化,对改善埋弧焊接头韧性有显著作用。     

合金元素对针阀体用钢淬火组织及性能的影响

为了提高针阀体的服役性能,在18Cr2Ni2钢的基础上分别添加微量Nb元素和适量Mo元素,采用DIL805A型热膨胀仪,表征、分析了合金元素对18Cr2Ni2钢870～1020℃淬火后组织性能的影响.研究结果表明:18Cr2Ni2钢作为本质细晶粒钢,添加微量Nb后原奥氏体晶粒轻微细化,细晶强化使淬火硬度及强韧性提高;添...     

添加Nb元素对TiZr基非晶复合材料性能的影响

使用铜模铸造法制备(Ti_45.7Zr₃₃Ni₃Cu_5.8Be_12.5)₍(1-0.01x))Nb_x(x=0、2、4、6、8和10,记为Nb0、Nb2、Nb4、Nb6、Nb8和Nb10)的Ti Zr基非晶合金复合材料,研究了添加Nb元素对Ti Zr基非晶复合材料性能的影响。结果表明,Nb元素含量的提高使材料中β相的晶粒尺寸更大、体积分数提高和形变诱发马氏体相变受到抑制。Nb元素的添加,使这种非晶复合材料的塑性大大提高,而屈服强度降低。值得注意的是,Nb元素的添加还提高了非晶复合材料力学性能的可重复性。在Nb0～Nb4等具有形变诱发相变的非晶复合材料生成的小板条α’’马氏体,能诱导多重剪切带的生成。在Nb6～Nb10这种未发生形变诱发相变行为的非晶复合材料中,大量位错在β相中产生并在界面处积累形成位错台阶,从而引发多重剪切带的形成,最终使非晶复合材料的塑性提高。     

Al和Nb元素对高Nb-TiAl合金高温氧化行为的影响EI北大核心

利用SEM,XRD和EPMA研究了Ti45Al8Nb,Ti45Al12Nb,Ti52Al8Nb和Ti52Al12Nb四种合金在900℃空气中100 h的氧化行为。结果表明:四种含铌合金的抗氧化性均大幅度优于无铌合金。高的Al含量可提高合金抗氧化性,52Al合金氧化膜内均有更稳定的Al2O3出现,氧化膜下出现贫铝区。Ti52Al8Nb合金氧化膜除外层生成Al2O3保护层外,内层还分布着岛状Al2O3。12Nb合金氧化膜内出现更多的Nb2Al相,其对于合金抗氧化性并不总是有利的。更高的Al和Nb含量均改变氧化膜的生长机制。合金具有最优的抗氧化性需要Al和Nb元素协同作用。     

变形热处理对Zr-1.0Nb合金耐腐蚀性能的影响

为了探究显微组织对Zr-1.0Nb合金耐腐蚀性能的影响,将Zr-1.0Nb合金样品分别进行680℃/500℃、680℃/560℃、800℃/500℃、800℃/560℃和1000℃/560℃五种变形热处理,然后在350℃、16.8 MPa、0.01mol.L-1的L iOH水溶液中腐蚀,并用透射电镜(TEM)研究其显微组织.其中800℃-1 h/冷轧/500℃-30 h处理样品的耐腐蚀性能最好,基体αZr中Nb元素固溶含量最低.通过变形热处理降低基体αZr中Nb元素固溶含量是提高Zr-1.0Nb合金耐腐蚀性能的一个关键因素.     

Effect of V and V-N Microalloying on Deformation-Induced Ferrite Transformation in Low Carbon Steels

Deformation-induced ferrite transformation （DIFT） has been proved to be an effective approach to refine ferrite grains. This paper shows that the ferrite grains can further be refined through combination of DIFT and V or V-N microalloying. Vanadium dissolved in γ matrix restrains DIFT. During deformation, vanadium carbonitrides rapidly precipitate due to strain-induced precipitation, which causes decrease in vanadium dissolved in matrix and indirectly accelerates DIFT. Under heavy deformation, deformation induced ferrite （DIF） grains in V microalloyed steel were finer than those in V free steel. The more V added to steel, the finer DIF grains obtained. Moreover, the addition of N to V microalloyed steels can remarkably accelerate precipitation of V, and then promote DIFT. However, DIF grains in V-N microalloyed steel easily coarsen.     

Thermal Activation Analyses of Dynamic Fracture Toughness of High Strength Low Alloy Steels

A formula is derived for determining the influence of temperature and loading rate on dynamic fracture toughness of a high strength low alloy steel (HQ785C) from thermal activation analysis of the experimental results of three-point bend specimens as well as introducing an Arrhenius formula. It is shown that the results obtained by the given formula are in good agreement with the experimental ones in the thermal activation region. The present method is also valuable to describe the relationship between dynamic fracture toughness and temperature and loading rate of other high strength low alloy steels.     

强韧微合金非调质钢的研究动向

叙述了国内外微合金非调质钢的发展应用现状与趋势,探讨了微合金非调质钢强韧化途径,并从微合金制备工艺的变革、控锻－控冷技术的一切、成本调整及新型Ｆ－Ｂ和Ｆ－Ｍ型复相微合金非调质钢的提出、计算机模拟技术在微合金非调质钢研究上的运用以及微合金非调质钢制件应用领域的拓展等几个方面,阐述了强韧微合钢的研究会动向。     

铌微合金化技术在中高碳钢中的应用现状与发展

铌微合金化技术在中国发展已逾40年,其基础研究和工业应用一直集中在以板材为主的低碳钢领域.以长材为主的中高碳钢具有碳含量高、工艺流程长且复杂、基础强度高、性能要求特殊且多样等特点,使得铌在低碳钢中的一些突出作用在其中难以有效发挥.一方面,中高碳钢的碳含量对铌的固溶能力存在影响,但是国内外研究结果差别较大,且一些结论与传统认识和大多数实验研究结果也不一致.因此,目前对于铌在中高碳钢中的固溶能力存在较大争议,仍然需要更多的实证研究加以分析.这导致在中高碳钢中添加多少铌才经济有效存在争议.另一方面,在中高碳钢中,铌的存在状态特别是对纳米级的析出相的表征一直存在困难.不均匀分布的大尺寸含铌第二相粒子产生的不利影响及其如何消除有待深入研究.本文概述了铌微合金化技术的国内外研究现状与发展趋势,以及中高碳钢的自身特点.从铌的固溶能力,主要作用与在非调质钢、弹簧钢、硬线和轴承钢中的应用情况,以及存在的主要问题三个方面,综述了铌微合金化技术在中高碳钢中面临的机遇与挑战.明确指出,必须摒弃传统思路,研究铌在中高碳钢中的共性科学问题,特别是采用新技术多尺度表征铌的状态,从而推动铌微合金化技术在中高碳钢中的应用.     

Effect of Microstructure Refinement on the Strength and Toughness of Low Alloy Martensitic Steel

Martensitic microstructure in quenched and tempered 17CrNiMo6 steel with the prior austenite grain size ranging from 6 μm to 199 μm has been characterized by optical metallography （OM）, scanning electron microscopy （SEM） and transmission electron microscopy （TEM）. The yield strength and the toughness of the steel with various prior austenite grain sizes were tested and correlated with microstructure characteristics. Results show that both the prior austenite grain size and the martensitic packet size in the 17CrNiMo6 steel follow a HalI-Petch relation with the yield strength. When the prior austenite grain size was refined from 199 μm to 6 μm , the yield strength increased by 235 MPa, while the Charpy U-notch impact energy at 77 K improved more than 8 times, indicating that microstructure refinement is more effective in improving the resistance to cleavage fracture than in increasing the strength. The fracture surfaces implied that the unit crack path for cleavage fracture is identified as being the packet.     

低碳钢表面硅烷化处理对聚乙烯涂层结合强度的影响

利用硅烷偶联剂(KH-550,KH-560,KBM-7103)对低碳钢表面进行预处理,制备了聚乙烯(PE)涂层,通过对涂层的结合强度、抗热震性能等实验,研究了硅烷化处理对涂层性能的影响.结果表明:KH-560处理法能显著提高PE涂层的结合强度,比砂纸打磨、喷砂处理分别提高了40.3%,13.2%,而KH-550,KBM-7103不能显著提高PE涂层的结合强度;对于PE涂层的硅烷化处理,适宜的KH-560的浓度为5%(体积分数),水解时间为48h;"喷砂 KH-560"处理法抗热震实验后涂层的结合强度仅降低了10.9%,远低于其他处理方法热震后的下降幅度.     

钛微合金化低碳钢的研究进展

工业水平的发展对低合金低碳钢的性能提出了更高的要求.较高的强度、良好的韧性和抗疲劳能力以及优异的耐蚀性等是低合金高强钢开发的主要方向.微合金化处理通过在钢中加入微量的合金元素可以明显地改善材料的性能.钛微合金化成本较低,能够明显细化奥氏体晶粒,提高材料的强度,具有广泛的应用价值.微合金化元素钛与钢中的碳元素、氮元素反应生成的TiN、TiC以及Ti(C,N)第二相粒子所产生的沉淀强化、细晶强化等作用能够明显改善材料的性能.TiN粒子析出温度较高,细小的TiN粒子可以抑制高温下晶粒的长大;而粗大的TiN粒子对材料的性能不利.TiC粒子可以在铁素体基体中随机沉淀析出,并与基体保持一定的位相关系,还可以钉扎位错、细化晶粒.Ti(C,N)粒子由TiC与TiN互溶形成,可以钉扎位错,产生析出强化.第二相粒子的尺寸受热处理工艺等影响,因此,需要严格调控材料的热处理工艺,避免粗大第二相粒子的形成.钛的微合金化作用还受到钢中其他合金元素的影响,钛与钼、锰、硼等元素可以产生协同作用,相互促进,有利于材料的强韧性匹配.将钛元素与铌元素、钒元素中的一种或两种同时引入合金钢中进行复合微合金化处理,钛铌复合可以在提高材料强度的同时避免塑性的大量损失,钛钒复合可以降低强度提高时对材料韧性的损害并有效提高材料的淬透性,铌钒钛复合可以结合三种元素的优点更好地改善材料的性能.但是,复合微合金化对合金元素含量具有较高的要求,含量控制不当会严重影响材料的性能.文中主要介绍了近年来国内外关于低碳钢的钛微合金化的研究现状,并针对微合金化的强韧化机理研究进展进行了分析和评述,以期为制备性能优良、适合实际生产的微合金化钢提供参考.     

Study on the Effect of Elastic Stress and Microstructure of Low Carbon Steels on Barkhausen Noise

The present study investigates the effect of elastic stress and microstructure on Barkhausen noise in low carbon steels subjected to different heat treatments. Barkhausen noise in an as-received test piece and a test piece heated at 450 ^°C for 1.5 hours was found to increase with increasing elastic stress. However, in a test piece heated at 700 ^°C for 10 hours, Barkhausen noise was observed to saturate with increasing elastic stress following an initial increase. To clarify the reason for this saturation behavior, magnetization measurements were carried out and the microstructure and texture of the test pieces were evaluated using microscopy and electron backscatter diffraction. The results indicated that for the test piece heated at 700 ^°C for 10 hours, a drastic change in the microstructure occurred compared to that for the other test pieces. From the experimental and analytical results, it was concluded that for the former test piece, Barkhausen noise saturated under a low elastic stress due to the globularization of pearlite, which caused 90^° domain walls to become 180^° domain walls when a low elastic stress is applied.     

低碳贝氏体钢的研究现状与发展前景

综述了低碳贝氏体钢的国内外研究现状,指出低碳贝氏体钢性能优良且成本低廉.并结合低碳贝氏体钢的市场需求和邯钢品种钢的研发方向,展望了低碳贝氏体钢的发展前景,提出低碳贝氏体钢产品品种的开发及其控轧控冷工艺的研制是其研究方向.